Выше указывалось (см. гл. I), что способность металлов к образованию твердых растворов или интерметаллидных соединений способствует уменьшению энергии границы, что облегчает условия сварки давлением и, в частности, холодной сварки. Наоборот, разница в атомных радиусах ведет к росту Ргр и затрудняет сварку. Поэтому многие исследователи изучали влияние взаимной растворимости металлов и соотношения их атомных радиусов на условия холодной сварки. Все приведенные выше данные 1130, 184, 2161 относятся к соединению металлов, образующих твердые растворы. Для их схватывания термодинамических препятствий нет, хотя получение прочного соединения из-за хрупкости узлов схватывания может оказаться при этом и невозможным.

Холодную сварку взаимно растворимых и нерастворимых металлов с атомночистыми поверхностями в вакууме до 1 • 10~п мм рт. ст. изучали Т. Спалвинс и Д. Келлер 12131. В вакуумной камере устанавливали плоский образец из металла А и индентор из металла В, перемещаемый соленоидом. Вакуум создавали системой из форвакуумного насоса, ртутного диффузионного насоса и титанового насоса, отделенных азотными ловушками. Сначала образцы очищали в аргоне (при 1 • 10~3 мм рт. ст.) ионной бомбардировкой, а затем адсорбированный аргон удаляли с поверхности образцов, подвергая их электронной бомбардировке в вакууме 2Ш~и мм рт. ст. После этого индентор со сферическим концом радиусом 32 мм прижимали к пластинке усилием 5 Г, не приводившим к макропластической деформации. Степень сварки оценивали по усилию отрыва индентора от пластинки, а также металлографически. Оказалось, что в условиях опыта только металлы, образующие твердые растворы, сваривались. Соединение получено: Ре—А1; А^—Си; N1—Си; N1—Мо. Соединение не получено: Си—Мо; Аб—Мо; —Не; Ag—N1. Был сделан вывод о необходимости взаимной растворимости металлов Для обеспечения возможности их схватывания без нагрева.

В более поздней работе Д. Келлера и К. Джонсона 1194], однако, подчеркивается, что при очень тщательной очистке поверхностей схватывание в глубоком вакууме взаимно нерастворимых металлов (А1—№) осуществляется так же легко, как неогра-ничено растворимых (№—Си).

К аналогичным выводам пришли К. Мак-Зван и Дж. Мильнер [201]. При холодной прокатке с деформацией 50—60% сваривали взаимно нерастворимые металлы Сй—Ре, РЬ—Ре, Си—РЬ, а при прокатке с подогревом до 600° С Си—Мо. При этом металлы с кубической решеткой давали более прочное соединение, чем металлы с г. п. у.-решеткой (прочность соединения кадмия с железом не превышала 50% прочности кадмия, в то время как соединение свинца с железом и медью приближалось по прочности к показателям свинца, а соединения меди с молибденом — к меди).

Данные работы [210] показывают, что перенос металла при вдавливании индентора не зависит от степени взаимной растворимости металлов (перенос между практически нерастворимыми кадмием и низкоуглеродистой сталью был такого же порядка, как между неограниченно растворимыми кадмием и медью (соответственно 3 • Ю-10 г и 10 • 10-10 г). Напомним, что перенос металла при сжатии индентора и пластинки из одинакового металла имеет величину того же порядка: для кадмия — 2 -10"10 г и меди — 0,5 -10"10 г. Недостаточная обоснованность требования о взаимной растворимости металлов, как условия их схватывания, показана в работе Н. Л. Голего [50], исследовавшего схватывание металлов в вакууме 1 (10~в—10~10) мм рт. ст. Для 29 металлов в одно- и разноименных сочетаниях определяли коэффициент трения при комнатной температуре, малом удельном давлении (порядка 0,05о) и небольшой скорости взаимного перемещения (1 мм/сек). Так исключался заметный нагрев от трения.

Хотя в этих опытах действовали сдвиговые напряжения, облегчающие холодную сварку (см. § 5, гл. III), они вряд ли могли повлиять на способность к схватыванию. Эту способность оценивали по изменению коэффициента трения в процессе взаимного перемещения образцов (на 45 мм). Для некоторых взаимно растворимых металлов (Ре—Сг; Ре—Л; Ре—А1)) коэффициент трения / в ходе опыта резко возрастал (рис. 43, а); для других (Ре—БЬ; Ре—Ъх) изменялся относительно мало, что Н. Л. Голего ^

0.2

л о

70 20 30 иО 1,т в)

Рис. 43. Изменение коэффициента ірения в вакууме в зависимости от величины

взаимного перемещения:

а — для металлов, взаимно растворимых в твердом состоянии (У — Ие + Сг; 2— Ре + ■+ ТІ; 3 — + АІ; 4 — + ЭЬ; 5 — Ие + гг); б— для взаимно нерастворимых металлов (У — Мо 4- Си; 2 — Ре + Ае: 3 — Ре -\- Бс; 4 — +- Мє); « — для металлов * с большим различием атомных даамегров (/ —Со +• У; 2 — ре + РЬ) І60]